• Articolo Cambridge, 2 settembre 2019
  • Innovazione energetica: stampati film piezoelettrici ultrasottili

  • I ricercatori del MIT hanno sviluppato un metodo semplice ed economico per stampare in 3D pellicole con proprietà “piezoelettriche” ad alte prestazioni

film piezoelettrici ultrasottili

Credit: Massachusetts Institute of Technology

 

I film piezoelettrici possono essere impiegati come componenti in elettronica flessibile o biosensori

(Rinnovabili.it) – La stampa 3D strizza nuovamente l’occhio all’innovazione energetica. Un gruppo di ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT), negli Stati Uniti, ha scelto la tecnica di produzione addittiva per realizzare film piezoelettrici ultrasottili da impiegare nelle nuove frontiere dell’elettronica.

I materiali piezoelettrici sono particolarmente interessanti sotto il profilo energetico in quanto sono capaci di produrre una tensione in risposta ad una deformazione meccanica reversibile. Attualmente questa proprietà è sfruttata in diversi ambiti, da quello musicale a quello medico, con dispositivi in grado di convertire i cambiamenti di pressione, temperatura, forza e altri stimoli fisici in un segnale elettrico misurabile.

Due dei campi applicativi più prometti risultano oggi essere l’elettronica flessibile e i biosensori, ma per poter entrare in gioco i materiali piezoelettrici devono poter essere resistenti e al tempo stesso flessibili e sottili. Un obiettivo difficile e costoso da raggiungere con le tecniche di fabbricazione tradizionali.

 

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Ecco perché al MIT, Luis Fernando Velaśquez-García, e colleghi hanno scelto la strada della stampa tridimensionale per creare film ceramici spessi appena 100 nanometri e ad alte prestazioni. Gli scienziati hanno realizzato una sorta di inchiostro, a base di nanoparticelle di ossido di zinco mescolate con alcuni solventi inerti, che forma una struttura cristallina piezoelettrica quando viene stampato su un substrato e lasciato asciugare. Durante la stampa, viene applicata una tensione di polarizzazione specifica sulla punta dell’ago, controllando la portata e la distanza dell’ugello dal substrato.

 

“La realizzazione di componenti trasduttori ( elementi che convertono l’energia da una forma in un’altra) è al centro della rivoluzione tecnologica”, afferma Velaśquez-García. “Fino ad ora, si è pensato che i materiali trasduttori stampati in 3D avessero scarse prestazioni. Tuttavia noi siamo riusciti a sviluppare un metodo di fabbricazione additiva a temperatura ambiente, e i materiali oscillano a frequenze di livello gigahertz, che è diversi ordini di grandezza sopra a qualsiasi cosa realizzata in precedenza con la stampa 3D”. Il gruppo sta attualmente lavorando con i colleghi di Monterrey Tec per creare sensori medici in grado di rilevare biomarcatori per determinate malattie.

Lo studio è stato pubblicato su ACS Applied Materials & Interfaces (testo in inglese).

 

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